JP2016063980A

JP2016063980A - 歩行補助車

Info

Publication number: JP2016063980A
Application number: JP2014194545A
Authority: JP
Inventors: 松岡　祐樹; Yuki Matsuoka; 祐樹松岡; 剛英松本; Takehide Matsumoto; 上山　明紀; Akinori Kamiyama; 明紀上山; 藤田　英明; Hideaki Fujita; 英明藤田; 瑛昌沢戸; Terumasa Sawato
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2016-04-28
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: WO2016047162A1; JP5905553B1

Abstract

【課題】使用者に違和感を感じさせず、安全性を向上させた歩行補助車を提供する。【解決手段】使用者を支える基体と、基体を移動させる駆動部と、基体から使用者までの使用距離を検出する距離検出部と、使用者が基体に作用する作用力を検出する作用力検出部と、使用距離または作用力に基づいて駆動部を制御する移動制御部を備えた歩行補助車において、移動制御部は、使用距離が予め定められた距離しきい値より大きい場合、駆動部に制動力を作用させて基体を減速させる転倒防止制御を行い、作用力が一定時間後も予め定められた支持力しきい値以上である場合、基体を後退させる復帰アシスト制御を行うことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、車輪を駆動して使用者の歩行を補助する歩行補助車に関する。

高齢者等の歩行が困難な人の歩行を補助する器具として歩行器やシルバーカーといった歩行補助車が存在する。また、モータ等の駆動力を車輪に持たせて、下り坂でブレーキをかけて抑速したり、上り坂で使用者を引き上げたりする歩行補助車が開発されている。歩行補助車は、高齢者や足の不自由な人が使用することが多く、高い安全性が要求される。

例えば、特許文献１の歩行補助装置では、使用者の検出手段を設け、使用者が所定の範囲から外れた時に、歩行補助装置の前進を制限し、歩行補助装置を補助力で後退させて、使用者が大きく前傾姿勢になることを防ぎ、正立姿勢に容易に戻れるように支援する。

特開２００１−１７０１１９号公報

しかしながら、従来技術の歩行補助車では使用者の脚部との間隔を検出しており、使用者の脚が交互に運ばれる毎に駆動力が変化し、使用者が違和感を感じたり、転倒を避けようと脚を踏み出した場合、駆動力が急激に変化して使用者が危険になる問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用者に違和感を感じさせず、安全性を向上させた歩行補助車を提供することにある。

本発明の歩行補助車は、使用者を支える基体と、基体を移動させる駆動部と、基体から使用者までの使用距離を検出する距離検出部と、使用者が基体に作用する作用力を検出する作用力検出部と、使用距離または作用力に基づいて駆動部を制御する移動制御部を備えた歩行補助車において、移動制御部は、使用距離が予め定められた距離しきい値より大きい場合、駆動部に制動力を作用させて基体を減速させる転倒防止制御を行い、作用力が一定時間後も予め定められた支持力しきい値以上である場合、基体を後退させる復帰アシスト制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の歩行補助車は、基体の傾きを検出する傾斜センサを備え、移動制御部は、基体が下り坂にある場合、平地にある場合よりも大きな支持力しきい値で復帰アシスト制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の歩行補助車は、基体の傾きを検出する傾斜センサを備え、移動制御部は、基体が左右方向に傾斜している場合、傾斜下方側にある駆動部を傾斜上方側にある駆動部よりも強い駆動力で復帰アシスト制御させることを特徴とする。

また、本発明の歩行補助車は、基体の速度を検出する速度検出部を備え、移動制御部は、速度の時間上昇率が一定以上である場合、通常よりも短い使用距離で転倒防止制御を行うことを特徴とする。

また、本発明の歩行補助車は、使用者の推定歩行速度を算出する歩行速度推定手段を備え、移動制御部は、推定歩行速度が一定以下である場合、通常よりも短い使用距離で転倒防止制御を行うことを特徴とする。

本発明の歩行補助車によれば、使用者に違和感を感じさせず、安全性を向上させた歩行補助車を提供することができる。

本発明の歩行補助車の構造を示す側面図及び上面図本発明の使用例を示す図本発明の構成を示すブロック図本発明の動作の一例を示すフローチャート本発明の動作の一例を示すフローチャート本発明の動作の一例を示すフローチャート本発明の動作の一例を示すフローチャート本発明の動作の一例を示すフローチャート

〔実施形態１〕
図１（ａ）は本発明の歩行補助車の側面図であり、図１（ｂ）は本発明の歩行補助車の上面である。また、図２は、使用者による歩行補助車の使用例を示す。歩行補助車１００は、基体１にグリップ２、前輪車輪３、後輪車輪４が設けられている。図２に示すように、使用者８は、歩行補助車１００のグリップ２を押しながら歩行することで、歩行補助車１００のアシスト機能に補助されながら安定した歩行を行うことができる。

歩行補助車１００は、前輪車輪３、または後輪車輪４のどちらかに駆動部１４となるモータ５が設置される。歩行補助車１００のアシスト機能は、前輪車輪３または後輪車輪４を駆動して、使用者８の歩行に合わせて歩行補助車１００を移動させることで使用者８の歩行を補助する。また、歩行補助車１００は、グリップ２にブレーキレバー６を備え、使用者８がブレーキレバー６を引く事により車輪にブレーキが掛かり、減速・停止するようになっている。

歩行補助車１００の後方には、基体１と使用者８との距離を出力する距離検出手段７が設置されている。距離検出手段７は、例えば、超音波センサや赤外線距離センサの非接触タイプの検出手段を使用することができる。距離検出手段７は、センサから、センサが検知した人の部位（例えば、腰部）までの距離を検出する。以降、基体１と使用者８との距離を使用距離と称する。

図３は、本発明の歩行補助車１００の制御系の構成図を示している。歩行補助車１００は、上述した駆動部１４を制御する移動制御部１０の他に、作用力検出部１１、速度検出部１２、安全制御部１３、距離検出部１５、傾斜センサ１６、歩行速度推定部１７、進行方向検出部１８を備えている。

作用力検出部１１は、使用者８が前進時にはグリップ２を押す力（作用力）を検知する。また、使用者８が後退時にはグリップ２を引く力（作用力）を検知する。速度検出部１２は、例えば、車輪の回転速度から、歩行補助車１００の速度を検出する。歩行速度推定部１７は、歩行補助車１００の速度と、基体１と使用者８との使用距離の時間変化率から、使用者８の推定歩行速度を算出する。また、進行方向検出部１８は、例えば、左右の車輪の回転量、回転方向から、歩行補助車１００の進行方向を検知する。

移動制御部１０は、検出した作用力や速度、使用距離等をもとに駆動部１４をどのように制御するか決定する。駆動部１４は、移動制御部１０により制御され、車輪に接続されたモータ５を駆動する。安全制御部１３は、部品の異常発熱や回路の断線などの異常を検出した場合に駆動部１４を停止させ、使用者８の安全を確保する機能を有する。

図４は、本発明の歩行補助車１００の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、基体１に設けられた図示しないスタートボタンが押されると、歩行補助車１００はアシスト機能を開始する（S101）。続いて、ブレーキレバー６の操作を検出（S102）し、ブレーキレバー６が操作されている場合は歩行補助車１００にブレーキを掛けて停止し、アシスト機能を終了（S111）する。

ブレーキレバー６が操作されていない場合、歩行補助車１００の状態を検出するため、使用者８がグリップ２を押す（または引く）作用力や、進行方向、速度、傾斜、使用者８との使用距離などを検出する（S103）。続いて、検出した使用距離を予め定められた距離しきい値と比較する（S104）。この距離しきい値は、使用者８が通常の歩行状態での基体１と使用者８との距離を設定しておく。

使用者８との使用距離が距離しきい値より小さい場合は、検出結果に基づいて移動制御方法を決定して歩行補助車１００の移動制御（S105）を行い、フローの最初（S102）に戻る。移動制御（S105）では、駆動部１４を制御して歩行補助車１００を歩行に合わせて前進させて、使用者がグリップ２に引かれるようにして歩行をアシストする。

歩行補助車１００と使用者との使用距離が距離しきい値より大きい場合（S104）は、使用者８が歩行補助車１００について行けずに転倒の危険があると判断し、転倒防止制御（S106）を行う。転倒防止制御（S106）は、モータ５に制動力を作用させることで、歩行補助車１００にブレーキを掛けて減速させる。

転倒防止制御（S106）を行った後、グリップ２を押す作用力と予め定められた支持力しきい値とを比較する（S107）。この支持力しきい値は、使用者８が通常の歩行状態のときにグリップ２に加わる程度の作用力を設定しておく。

使用者８がグリップ２を押す力が支持力しきい値より小さければ（S107）、転倒の危険がなくなり通常の歩行状態になったと判断し、フローの最初（S102）に戻る。

支持力しきい値より大きい場合、さらに、その状態が一定時間を超えているか判断する（S108）。支持力しきい値より大きい状態が一定時間を超えて継続している場合には、歩行者が前傾した状態でグリップ２に体重を預け、転倒の危険が継続していると判断し、復帰アシスト（S109）を行う。復帰アシスト（S109）では、歩行補助車１００をゆっくり後進させて使用者８に近づけることで、使用者８を前傾状態から正立状態に立ち直らせる。

歩行補助車１００と使用者との使用距離が距離しきい値以下（正常範囲）に戻ると（S110）、制御フローの最初（S102）に戻るが、使用距離が距離しきい値以下まで戻らない場合（S110）は、復帰アシスト（S109）を続ける。また、復帰アシスト（S109）の制御を一定時間続けても、距離しきい値以下に戻らない場合（S110）、図４の破線矢印で示すように、安全のために自動的にブレーキを掛けて、復帰アシスト（S109）の制御を終了（S111）するようにしてもよい。

上記のように本発明の歩行補助車は、使用者を支える基体と、基体を移動させる駆動部と、基体から使用者までの使用距離を検出する距離検出部と、使用者が基体に作用する作用力を検出する作用力検出部と、使用距離または作用力に基づいて駆動部を制御する移動制御部を備えた歩行補助車において、移動制御部は、使用距離が予め定められた距離しきい値より大きい場合、駆動部に制動力を作用させて基体を減速させる転倒防止制御を行い、作用力が一定時間後も予め定められた支持力しきい値以上である場合、基体を後退させる復帰アシスト制御を行うことを特徴とする。

このため、歩行補助車１００が使用者８よりも一定以上離れて先に行こうとすると、転倒防止ブレーキがかかるため、使用者８の転倒が防止されて安全を確保することができる。

また、この時に使用者８はグリップ２に体重を預けた前傾姿勢となっており、足腰の弱い高齢者では危険な前傾姿勢の状態から元の状態に自力では戻れない場合がある。本発明の歩行補助車１００では、グリップ２に一定以上の作用力が掛かり、その状態が一定時間続くようであれば、基体１を後進させて使用者の体勢を立て直すようにアシストすることで、使用者８の安全性をさらに高めることができる。

〔実施形態２〕
図５は、実施形態２の歩行補助車１００の動作の一例を示すフローチャートである。実施形態２の歩行補助車１００では、復帰アシスト制御を正確に制御するため、グリップ２の支持力しきい値を下り傾斜時には大きくすることが実施形態１と異なっている。他の構成は実施形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。

使用者８は、下り坂等を歩行する際、歩行補助車１００に常に体重を預けながら歩行するため、平地と同様に前傾姿勢となった場合は、より大きな支持力（作用力）が歩行補助車１００のグリップ２に検出される。このため、自力で体勢を直すことが出来るにもかかわらず復帰アシスト制御（S109）が行われる場合があり、歩行補助車１００が不意に後退を始めて、使用者８が逆に危険となる可能性がある。

実施形態２の歩行補助車１００では、図５のフローチャートに示すように、転倒防止制御（S106）において歩行補助車１００を減速させた後、傾斜センサ１６に検出された傾斜角度に応じて支持力しきい値を調整している（S112）。

具体的には、基体１が下り坂にあると判断した場合には、グリップ２に通常よりも大きな支持力が加わるため、平地の場合よりも大きな支持力しきい値に調整する。これにより、復帰アシスト制御（S109）が不必要に行われることが防止され、傾斜面を歩行中の使用者の安全性を確保することができる。

〔実施形態３〕
図６は、実施形態３の歩行補助車１００の動作の一例を示すフローチャートである。実施形態３の歩行補助車１００では、左右の傾斜に対してそれぞれの車輪の復帰アシスト量を調整することが実施形態１と異なっている。他の構成は実施形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。

左右に傾斜した場所では、転倒しかけて前傾姿勢になると、傾斜方向に転倒する危険性が高まる。このため、復帰アシスト制御を行う際、左右の駆動部１４への復帰アシスト量を調整し、傾斜下方側にある車輪のモータ出力を上方側より強くすることで、使用者が傾斜方向に転倒する危険を低減することができる。

具体的には、歩行補助車１００の傾斜センサ１６の出力により、基体１が左右に傾斜した路面上にあると判断した場合、復帰アシスト制御（S109）を行う前に左右アシスト量調整（S113）を行い、傾斜下方側にある車輪のモータが上方よりも強いトルクを出力するように復帰アシスト制御（S109）を実行する。これにより、歩行補助車１００が傾斜下方側に進むことが防止され、使用者が傾斜方向に転倒する危険を低減できる。

〔実施形態４〕
図７は、実施形態４の歩行補助車１００の動作の一例を示すフローチャートである。実施形態４の歩行補助車１００では、使用者８がつまずく等、勢いよく前傾姿勢になった場合、転倒防止制御を早く行うことが実施形態１と異なっている。他の構成は実施形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。

何かにつまずく等して勢いよく転倒してしまう場合には、モータ５の制動力をより短い距離でかけ始めて歩行補助車１００を直ぐに減速させることで、勢いよく転倒してしまう危険を抑えられ、使用者８の安全性をさらに確保することができる。

具体的には、図７のフローチャートに示すように、歩行補助車１００の状態検出（S103）の後、使用距離の時間変化率から使用者８の動きの加速度を判定する距離加速度判定処理（S114）を追加している。距離加速度判定処理（S114）では、使用者８の急激な動きを示す加速度が一定値以上であれば距離しきい値を小さくし、加速度が一定値以下であれば通常時の距離しきい値を設定し、その後、使用者８との使用距離を判断（S104）する。これにより、使用者８が勢いよく転倒しそうな場合には、モータ５の制動力がより短い距離でかかり始めるため、使用者８の安全性がさらに向上する。

〔実施形態５〕
図８は、実施形態５の歩行補助車１００の動作の一例を示すフローチャートである。実施形態５の歩行補助車１００では、使用者の推定歩行速度を算出する歩行速度推定手段を備えていることが実施形態１と異なっている。他の構成は実施形態１と同じであるため、詳細な説明は省略する。

実施形態５の歩行補助車１００は、転倒防止制御の違和感を使用者に感じさせないため、使用者の歩行速度を検知して、歩行速度に応じて転倒防止制御を行うことを特徴としている。

歩行補助車１００では、基体１の速度と、基体１と使用者の相対速度を利用し、使用者の実際の歩行速度を推定することができる。すなわち、速度検出部１２から得られる基体１の速度から、距離検出部１５の時間変化量から得られる歩行補助車１００と使用者８との相対速度を減ずることで、使用者８の歩行速度を算出することができる。

実施形態５の歩行補助車１００では、歩行速度推定手段で算出した推定歩行速度が一定以下である場合には、そうでない場合より短い使用距離で転倒防止制御を行う。

具体的には、図８に示すように、歩行補助車１００の状態検出（S103）の後に歩行速度推定（S115）を行っており、使用者の歩行速度を算出している。使用者の歩行速度が一定速度以下の場合には、使用者の使用距離を判断（S104）するための距離しきい値を小さくする処理を行う。

使用者８の歩行速度を算出することによって、使用者８の足がもつれるなどして足を運んでいないにもかかわらず、歩行補助車１００だけが前方に進んでしまうことを早く検知できるので、使用者８のさらなる安全性を確保することができる。

また、使用者８が意図的に立ち止まる時においても、使用者が立ち止まったことを確実に検知して歩行補助車１００を停止させることが可能である。このため、歩行補助車１００のみが惰性で前方に進んでしまうことを防止し、より自然な形で移動制御や転倒防止制御を行うことができる。

以上、上記実施形態を用いて具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本技術は歩行補助車を対象として記載しているが、台車やシルバーカーなどにアシスト機能を搭載した基体においても同様に適応できる。

１基体
２グリップ
３前輪車輪
４後輪車輪
５モータ
６ブレーキレバー
７距離検出手段
８使用者
１０移動制御部
１１作用力検出部
１２速度検出部
１３安全制御部
１４駆動部
１５距離検出部
１６傾斜センサ
１７歩行速度推定部
１８進行方向検出部
１００歩行補助車

Claims

使用者を支える基体と、前記基体を移動させる駆動部と、前記基体から使用者までの使用距離を検出する距離検出部と、使用者が前記基体に作用する作用力を検出する作用力検出部と、前記使用距離または前記作用力に基づいて前記駆動部を制御する移動制御部を備えた歩行補助車において、
前記移動制御部は、前記使用距離が予め定められた距離しきい値より大きい場合、前記駆動部に制動力を作用させて前記基体を減速させる転倒防止制御を行い、前記作用力が一定時間後も予め定められた支持力しきい値以上である場合、前記基体を後退させる復帰アシスト制御を行うことを特徴とする歩行補助車。
前記基体の傾きを検出する傾斜センサを備え、
前記移動制御部は、前記基体が下り坂にある場合、平地にある場合よりも大きな支持力しきい値で復帰アシスト制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助車。
前記基体の傾きを検出する傾斜センサを備え、
前記移動制御部は、前記基体が左右方向に傾斜している場合、傾斜下方側にある駆動部を傾斜上方側にある駆動部よりも強い駆動力で復帰アシスト制御させることを特徴とする請求項１に記載の歩行補助車。
前記基体の速度を検出する速度検出部を備え、
前記移動制御部は、前記速度の時間上昇率が一定以上である場合、通常よりも短い使用距離で転倒防止制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助車。
使用者の推定歩行速度を算出する歩行速度推定手段を備え、
前記移動制御部は、前記推定歩行速度が一定以下である場合、通常よりも短い使用距離で転倒防止制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の歩行補助車。